【文章內(nèi)容簡介】 .......................................................................... 43 參考文獻 ............................................................................................................................. 44 致謝 ...................................................................................................................................... 46 附錄 ........................................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 1 第 1 章 緒 論 目的及意義 汽車焊裝夾具多用于焊接薄板，對于薄板沖壓件，夾緊力作用點要作用在支承點上，只有對剛性很好的工件才允許作用在幾個支承點所組成的平面內(nèi)，以免夾緊力使工件彎曲或脫 離定位基準(zhǔn)。夾緊力主要用于保持工件裝配的相對位置，克服工件的彈性變形，使其與定位支承或?qū)щ婋姌O貼合，對于 厚度以下的鋼板，貼合間隙不大于 ，每個夾緊點的夾緊力一般在 300750N 范圍內(nèi)；對于 之間的沖壓件，貼合間隙不大于 ,每個夾緊點的夾緊力在 5003000N 范圍內(nèi)。因裝夾是在焊裝夾具上完成的，所以夾具在整個焊接流程中起著重要作用。在焊接過程中，合理的夾具結(jié)構(gòu)，有利于合理安排流水線生產(chǎn)，便于平衡工位時間，降低非生產(chǎn)用時。對具有多種車型的企業(yè)，如能科學(xué)地考慮共用或混 合型夾具，還有利于建造混合型流水線，提高生產(chǎn)效率。汽車焊裝夾具是對車身沖壓零件進行裝配焊接的專用工藝裝置，是汽車制造過程中直接影響產(chǎn)量、質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備。合理的設(shè)計焊裝夾具是保證焊接質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率、減輕工人勞動強度、降低車身制造成本的根本途徑。汽車焊裝夾具可以保證和提高汽車產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，提高裝焊自動化程度。因此汽車焊裝夾具設(shè)計水平的提高成為一個提高汽車制造業(yè)水平的有效途徑，受到國內(nèi)外汽車行業(yè)的的廣泛關(guān)注。保證焊件質(zhì)量，生產(chǎn)效率高，使用安全可靠，制造成本低等這些要求，在夾具設(shè)計時應(yīng)盡可能的促其 實現(xiàn)，實際上這些要求已經(jīng)成為評定夾具設(shè)計優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)?？偠灾?，汽車裝焊夾具在汽車制造技術(shù)中處著舉足輕重的地位，因此設(shè)計出合理而先進的焊裝夾具對汽車工業(yè)的發(fā)展有著實際的意義。 汽車制造業(yè) 與車身制造的關(guān)系 隨著國民經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，汽車已一躍成為當(dāng)前極為重要的交通工具。從全世界范圍來看，目前還找不出一個無汽車的現(xiàn)代化社會的先例。改革開放以來，我國的汽車工業(yè)得到較快的發(fā)展，產(chǎn)量，品種，型號日益增多。但由于我國的汽車工業(yè)起步較晚，集團化程度不高，其產(chǎn)量，質(zhì)量與發(fā)達國家相比還存在較大的差距，因此面臨著國際汽車發(fā) 展浪潮的機遇和壓力。汽車生產(chǎn)制造水平對汽車工業(yè)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，而汽車產(chǎn)量和質(zhì)量的提高又涉及到眾多的方面，包括原材料，工藝，工裝設(shè)備和管理水平等等。就我國目前汽車生產(chǎn)水平而言，除某些生產(chǎn)廠或合資廠從國外引進一部分先進技術(shù)和工裝設(shè)備外，不少生產(chǎn)廠生產(chǎn)制造水平很低。較為突出的是在汽 2 車大型覆蓋件的沖壓工藝及模具，汽車裝焊設(shè)備及夾具和胎具，汽車涂裝等生產(chǎn)技術(shù)方面還很落后，它直接影響著生產(chǎn)規(guī)模，生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。尤其是汽車裝焊工藝方面自動化程度很低，專業(yè)人才緊缺。汽車工業(yè)在帶動其他各行各業(yè)的發(fā)展中，已日益顯 示出極為重要支柱產(chǎn)業(yè)的作用。汽車制造水平對汽車工業(yè)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，就我國目前的汽車生產(chǎn)水平而言，除了從國外引進的一部分先進技術(shù)和工裝設(shè)備外，整體水平還很低，其中較為突出的是在汽車裝焊工藝方面自動化程度比較低。 汽車焊裝夾具在汽車車身制造中的發(fā)展 汽車車身是汽車的重要組成部分，是整個汽車零部件的載體，它的重量和制造成本占整車的 40％～ 60％ ，它通常是由 300～ 500 多個具有復(fù)雜空間曲面的薄板沖壓。通過裝焊、鉚接和機械聯(lián)接等方法而構(gòu)成一個完整的車體。其中焊接是最主要的聯(lián)接方法，它直接影響著車身 質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性。在生產(chǎn)線上有 200 個左右的裝配工作站進行大批量、快節(jié)奏的焊裝生產(chǎn)。焊裝夾具 (welding fixture)就是為保證焊件尺寸，提高裝配效率，防止焊接變形所采用的工藝裝備。汽車焊裝結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中裝配和焊接是兩個重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，完成這兩個環(huán)節(jié)的工藝過程離不開裝配夾具和焊裝夾具。焊裝夾具的種類繁多，因而提高裝配精度焊接質(zhì)量是車身制造的核心工作。在裝焊過程中，特別是對于具有基準(zhǔn)孔的部分，應(yīng)使用專用夾具或樣板來確定車身的形狀、尺寸和相互位置，以保證裝配精度。一個完整的轎車裝夾定位點達 1700～ 2500 個，焊點多達 3000～ 4000 個。其中夾具的定位部分需用車身產(chǎn)品的 CAD 數(shù)模進行數(shù)控加工，使沖壓件在裝配時很好地與夾具定位面相吻合，以利于焊后的車身符合主模型。因此裝焊的質(zhì)量主要取決于沖壓件的精度、夾具精度以及操作的正確與否。轎車車身裝配的典型特征之一是柔性薄板沖壓件多工位焊裝。沖壓件偏差和焊裝夾具是影響車身尺寸質(zhì)量的主要因素。在焊裝過程中，由于薄板剛性差、易變形，為了保證零部件之間正確的相對位置和焊接間隙，必須通過焊裝夾具將其固定。為保證白車身裝配尺寸的準(zhǔn)確性，最重要的手段就是正確的工裝定位。汽車 焊裝夾具與其他夾具相比，定位單元型面復(fù)雜，精度要求高，設(shè)計制造難度大。另外，由于汽車零件尺寸大，定位單元無法做成整體結(jié)構(gòu)，一般采用獨立的定位板，安裝在整體底板上。在夾具使用過程中，如果發(fā)生偏移，磨損等現(xiàn)象，將導(dǎo)致零部件扭曲變形，出現(xiàn)定位偏差，引起焊接間隙的變動，最終導(dǎo)致裝配尺寸誤差和構(gòu)件受力狀態(tài)的惡化，直接影響到白車身的質(zhì)量。焊裝夾具的功能是為了實現(xiàn)車身零件的正確匹配，工程上通常從裝配精度、縮短制造周期和可調(diào)整性等方面來評價汽車焊裝夾具設(shè)計的好壞。 3 國內(nèi)外汽車焊裝夾具的發(fā)展現(xiàn)狀 圍繞著提高產(chǎn)品裝配精度 這個主題，國內(nèi)外關(guān)于焊裝夾具設(shè)計的研究主要集中在工件定位的問題上，即選擇最優(yōu)定位點數(shù)并確定他們的最佳位置，以實現(xiàn)工件正確的約束定位。另外在此基礎(chǔ)上應(yīng)考慮更多的實際因素，例如焊接偏差、工具磨損等，作為新的約束條件來進行更深一步的研究；焊裝夾具可以按照不同的方式來進行分類，按照設(shè)計內(nèi)容包括硬件和軟件的設(shè)計，其中硬件包括定位件、夾緊機構(gòu)、導(dǎo)向裝置和夾具體。軟件包括安裝調(diào)試手冊、調(diào)整圖等；如果按照設(shè)計流程來分，又可以分為概念設(shè)計階段、結(jié)構(gòu)設(shè)計階段和詳細(xì)優(yōu)化設(shè)計階段。在汽車焊接流水線上，真正用于焊接操作的工作量僅占 30%～ 40%，而 60%～ 70%的工作是輔助和裝夾。焊裝夾具的技術(shù)水平往往代表著車身制造工藝水平，在現(xiàn)代制造業(yè)中 , 夾具已成為保證產(chǎn)品質(zhì)量、實行全面質(zhì)量管理的重要手段 , 在新產(chǎn)品的研制過程中 , 夾具對縮短研制周期起著重要作用。夾具的標(biāo)準(zhǔn)化、精密化和柔性化是夾具發(fā)展的主要趨勢 ,也是實現(xiàn)產(chǎn)品更新?lián)Q代和老產(chǎn)品改造的需要。目前，在汽車制造業(yè)中，車身制造質(zhì)量最好的是日本，其次是德國和美國，與他們相比，我國在這方面存在著較大差距，而工裝設(shè)計制造水平不高是其中重要的原因。因此提高工裝設(shè)計與制造水平特別是焊裝夾具設(shè)計與制造水 平是急需解決的問題。 車門內(nèi)板焊裝夾具的 技術(shù)要求及 設(shè)計內(nèi)容 技術(shù)要求： ； ：保證加工質(zhì)量，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、系列化； ： 成批生產(chǎn)。 設(shè)計內(nèi)容： 、目的及意義 ； ； ； ； ； 繪制夾具圖紙 ； 寫設(shè)計說明書 。 4 第 2 章 汽車車身焊裝技術(shù) 白車身的概念 車身是轎車的最大總成（各種車型車身占的比例不同），重量和制造成本約 占整車的 40％～ 60％ 。典型車身通常由 300 多個薄板沖壓件在焊裝夾具上焊接而成，其中整個車身的裝夾、定位點可達 1700～ 2500 個，焊點多達 3500 多個。圖 所示是車身裝配的一種多層次體系結(jié)構(gòu)，若干零件經(jīng)過焊裝成為分總成，分總成又成為上一層裝配中的零件。由于有多極的裝配關(guān)系，導(dǎo)致最終的車身與理想的模型有一定的誤差，歸結(jié)原因，車身的尺寸偏差主要來源如下： (1)零部件間的干涉 ； (2)工裝、夾具定位的不穩(wěn)定性 ； (3)沖壓件本身的偏差 ； (4)焊裝變形 ； (5)操作影響 。 圖 車身裝配的多層次體 系機構(gòu) 白車身（ BodyinWhite）的制造涉及薄板沖壓成形、自動裝配、焊接及檢測多個領(lǐng)域，其制造質(zhì)量顯著影響到整車的性能，并直接關(guān)系到汽車產(chǎn)品的市場競爭力，所以在很大程度上代表了一個國家的制造水平。車身開發(fā)周期的長短是決定整車競爭力的大小和成本高低的關(guān)鍵因素。國內(nèi)外在汽車車身制造技術(shù)也存在著很大的差別，國 5 外領(lǐng)先汽車集團的車身開發(fā)周期在近 10 年來已大幅度縮短，從 20 世紀(jì) 90 年代初期，車身開發(fā)周期需要 3～ 4 年，近年已縮短為 ～ 3 年， 10 年間縮短了近一半時間。分析其原因，國外汽車企業(yè)在車身開發(fā)、制造方 面廣泛采用最先進的設(shè)計、制造技術(shù)，并對其再進行全新開發(fā)和超前開發(fā)，開發(fā)隊伍及其組織機構(gòu)的管理模式也發(fā)生了巨大的變革，使得車身的開發(fā)周期越來越短，創(chuàng)新的車型越來越多。我國汽車工業(yè)隨著多年發(fā)展已形成相當(dāng)規(guī)模，但與世界先進水平還有很大差距?，F(xiàn)階段我國車身自主開發(fā)能力還較弱，很多要參照國外車型的設(shè)計思路。還有重要一點就是加工設(shè)備的應(yīng)用相對落后，而加工直接影響汽車車身制造水平的高低。近年來，我國從國外引進大量先進設(shè)備，汽車車身質(zhì)量水平有了很大提高，許多國內(nèi)設(shè)備制造企業(yè)也紛紛引進技術(shù)，購買產(chǎn)品生產(chǎn)專利權(quán)及合資合作生產(chǎn)國 內(nèi)急需設(shè)備，在機械加工、焊接、涂裝等方面均取得一定進展。但從整體來說，國內(nèi)汽車裝備制造水平尚不能滿足汽車工業(yè)發(fā)展的需要，因為這種狀況使很多關(guān)鍵技術(shù)過分依賴國外，在國際競爭中不可避免地被定位于低端，掌握不了國際競爭的主動權(quán)。 車身尺寸偏差的形成 如圖 為影響白車身尺寸偏差的主要因素 。 圖 影響白車身尺寸偏差的主要因素 車身裝配被認(rèn)為是具有最小柔性的裝配過程，因為面對車身頻繁的改型，工裝與夾具必須重新建立模型，修改到產(chǎn)品設(shè)計相適應(yīng)，否則 造成大量人力物力的消耗，即使焊裝夾具準(zhǔn)備就緒之后，通常還需要很長一段時間才能完成轎車開發(fā)的最后階段，這階段包括樣車試制（ Pilot Program）、小規(guī)模試生產(chǎn)（ Provolume Production）、生產(chǎn)啟動（ Launch Time）和大規(guī)模生產(chǎn)（ FullProduction）。 在時序上，樣車試制階段的車身尺寸偏差較大，經(jīng)過小規(guī)模試生產(chǎn)和生產(chǎn)啟動階段的改進，主要誤差源被消除，尺寸偏差逐漸減小，進入大規(guī)模穩(wěn)定生產(chǎn)階段。在大規(guī)模生產(chǎn)階段，尺寸變化的主要原因是工藝過程的變化，最經(jīng)常出現(xiàn)的尺寸變化是均零件干涉 模具修磨 沖壓參數(shù) 工件回彈 定位因素 焊接次序 材料性能 焊接規(guī)程 定位元件磨損 夾具設(shè)計不合理 定位單元失效 夾緊力影響 運輸 勞動態(tài)度 熟練程度 沖壓尺寸偏差 焊接變形 夾具影響 操作者的影響 白車身尺寸偏差 6 值變動，不規(guī)則跳動及方差的變化，或三者的組合。 從偏差形態(tài)上看，偏差分為平面內(nèi)和非平面內(nèi)的兩種，由于夾緊單元剛性運動的性質(zhì)引起的偏差是平面內(nèi)的偏差 ； 非平面的偏差來源于沖壓件的變形或焊槍焊接時的偏差。基于偏差診斷技術(shù)的車身尺寸偏差控制是以數(shù)據(jù)驅(qū)動質(zhì)量為基本思路，通過偏差識別和故障診斷快速定位誤差源，一方面縮短大規(guī)模生產(chǎn)時間，較快的進入穩(wěn)定生產(chǎn)階段，另一方面是最大限度的維持生產(chǎn)狀態(tài)的穩(wěn)定。另外薄板零件偏差和焊槍引起的裝配尺寸非平面變化，在同一裝配站上多變量測量數(shù)據(jù)也具有較強的相關(guān)性。 綜上所述，車身制造偏差控制 基本上可分為生產(chǎn)啟動階段和生產(chǎn)過程的偏差控制。兩者的主要不同是生產(chǎn)啟動階段的故障缺乏穩(wěn)定生產(chǎn)過程的偏差診斷經(jīng)驗知識。 車身焊裝工藝設(shè)計 車身設(shè)計應(yīng)保證汽車具有合理的外部形狀，在汽車行駛時能有效地引導(dǎo)周圍的氣流，以減少空氣阻力和燃料消耗。此外，車身還應(yīng)有助于提高汽車行駛穩(wěn)定性和改善發(fā)動機的冷卻條件，并保證車身內(nèi)部良好的通風(fēng)。 車身結(jié)構(gòu)主要包括：車身殼體、車門、車窗、車前板 制件、車身內(nèi)外裝飾件和車身附件、座椅以及通風(fēng)、暖氣、冷氣、空氣調(diào)節(jié)裝置等等。車身殼體是一切車身部件的安 裝基礎(chǔ)，通常是指縱、橫梁和支柱 等主要承力元件以及與它們相連接的板 件共同組成的剛性空間結(jié)構(gòu)?？蛙囓嚿矶鄶?shù)具有明顯的骨架，而轎車車身和貨車駕駛室則沒有明顯的骨架。車身殼體通常還包括在其上敷設(shè)的隔音、隔熱、防振、防腐、密封等材料及涂層。車門通過鉸鏈安裝在車身殼體上，其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，是保證車身的使用性能的重要部件。車身外部裝飾件主要是指裝飾條、車輪裝飾罩、標(biāo)志、浮雕式文字等等。散熱器面罩、保險杠、燈具以及后視鏡等附件亦有明顯的裝飾性。 車身附件有：門鎖、門鉸鏈、玻璃升降器、各種密封件、風(fēng)窗刮水器、風(fēng)窗洗滌器、遮陽板、后視鏡、拉手、點煙器、煙灰盒等 。在現(xiàn)代汽車上常常裝有無線電收放機和桿式天線，在有的汽車車身上還裝有無線電話機、電視機或加熱食品的微小爐和小型電冰箱等附屬